Технология производства и потребительские свойства бензина автомобильного

      Отдельно следует выделить влияние автомобильного бензина на человека и окружающую среду. Проблема состава атмосферного воздуха и его загрязнения  от  выбросов автотранспорта становится все более актуальной, по всему миру

количество  автомобилей  с  каждым  днем  увеличивается   в   геометрической

прогрессии.

Угарный газ  и окислы азота,  столь  интенсивно  выделяемые  на  первый взгляд невинным голубоватым  дымком  глушителя  автомобиля  –  вот  одна  из основных причин головных болей,  усталости,  немотивированного  раздражения, низкой  трудоспособности.   Сернистый   газ   способен   воздействовать   на генетический аппарат. А  все вместе эти факторы ведут  к  стрессам,  нервным  проявлениям,  стремлению  к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах также более широко  распространены  заболевания органов   кровообращения   и   дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. По  расчетам  специалистов,  «вклад»

автомобильного  транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси углерода  и

70% по окиси  азота. Автомобиль также добавляет   в  почву  и  воздух  тяжелые металлы и другие вредные  вещества. Лица  пожилого  возраста, дети, больные,  курильщики,  страдающие  хроническим  бронхитом,  коронарной недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми. Из соединений металлов, входящих в состав твёрдых выбросов автомобилей,наиболее изученными являются соединения свинца.  Это обусловлено тем,  что соединения свинца, поступая в организм человека и теплокровных  животных  с водой, воздухом и пищей, оказывают на него  наиболее  вредное  действие.  До 50% дневного поступления свинца в организм приходится на воздух,  в  котором значительную долю составляют отработавшие газы автомобилей.

     Поступления  углеводородов в атмосферный воздух происходит не только при работе автомобилей,  но  и  при  разливе  бензина.  По  данным  американских исследователей в Лос-Анджелесе за сутки испаряется в воздух около  350  тонн бензина. И повинен в этом не столько автомобиль, сколько сам человек.  Чуть-чуть пролили при заливке бензина в цистерну, забыли  плотно  закрыть  крышку при перевозке, плеснули на землю при заправке на автозаправочной станции,  и в воздух потянулись различные углеводороды.

   Для того, чтобы  сохранить  человечеству  автомобиль,  необходимо если не исключить, то свести к  минимуму  вредные  выбросы.  Работы  в  этом направлении ведутся во всем мире и дают определенные результаты.  Автомобили, выпускаемые в настоящее время в промышленно  развитых  странах,  выбрасывают вредных веществ в 10–15 раз меньше,  чем  10–15  лет  тому  назад.  Во  всех развитых странах происходит ужесточение нормативов на  вредные  выбросы  при работе двигателя. Кроме того проводятся разработки экологически безопасного топлива.

4.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕНЗИНА АВТОМОБИЛЬНОГО И ЕГО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.

 

Сырьём для  получения бензина является нефть. Нефть – это природная жидкая смесь разнообразных углеводородов с небольшим количеством других органических соединений; ценное полезное ископаемое, залегающее часто вместе с газообразными углеводородами (попутные газы, природный газ).  Химическая классификация нефти основана на групповом составе углеводородов, и в зависимости от преобладания того или другого вида углеводородов нефть может быть отнесена к парафиновым, нафтеновым и ароматическим классам. Технологическая классификация базируется на учете полного состава нефти и потенциального содержания топлива, масел, серы и парафина. Состав нефти определяет направление дальнейшей ее переработки, ассортимент и качество вырабатываемых нефтепродуктов.

Перед переработкой нефть направляют в газоотделители и выделяют попутный нефтяной газ, а  затем подвергают очистке от различных  примесей: отделяют растворенные газы, воду, минеральные соли, песок и глину. Существуют различные способы получения бензина: прямая перегонка нефти, термический крекинг, каталитический крекинг, риформинг, полимеризация, алкинирование, изомеризация, гидрокрекинг.

Прямая  перегонка. В процессе прямой перегонки нефть разделяется на отдельные легкие фракции в зависимости от температуры кипения и конденсации. Схема установки для перегонки нефти приведена на рис. 1.

 

1. Схема установки  для перегонки нефти.

Нефть, подлежащая  переработке,   проходя   теплообменники  4, нагревается до  160—170°С  (за счет теплоты охлаждаемых нефтепродуктов)  и поступает в трубчатую печь 1, в которой нагревается   до   350°С.    Из трубчатой печи нефть в парообразном состоянии подается в ректификационную колонну 2, которая представляет собой вертикально установленный прочный металлический цилиндр с наружной теплоизоляцией. Внутри колонны поперек цилиндра расположены перегородки с отверстиями, прикрытыми колпачками (колпачковые тарелки). Часть колонны, лежащая на уровне ввода нагретого в трубчатой печи продукта, является испарительной (эвапорационной) зоной. Пары из этой зоны поднимаются в верхнюю часть колонны, проходя через колпачковые тарелки, где постепенно охлаждаются и конденсируются на тарелках различного температурного уровня. Чем выше расположены колпачковые тарелки, тем более легкие (т. е. более низкокипящие) фракции на них конденсируются. Для лучшей конденсации в верхней части колонны установлено устройство для орошения. В качестве орошающей жидкости используют фракции нефти того температурного диапазона, продукты которого выводятся из колонны в паровой фазе.В колонне в результате снижения давления происходит испарение фракций и их отделение от жидкого   высококипящего   остатка — мазута,   который   не испаряется при нагреве нефти. По мере движения паров в ректификационной камере снизу вверх пары фракций конденсируются.  Различные углеводороды  конденсируются при разных температурах: соляровый дистиллят— примерно   при  350—300°С,  керосин — при   300—250°С, лигроин —при     250—200°С   и   бензин — ниже     200°С. Сконденсированные фракции (дистилляты) охлаждаются в теплообменниках   и водяных   холодильниках 3 и превращаются в жидкость. 

Относительно  невысокий выход бензина при  прямой перегонке нефти обусловил  необходимость применения крекинг-процесса. 

                                                                                                                                          

Термический крекинг. Склонность к дополнительному разложению более тяжелых фракций сырых нефтей при нагреве выше определенной температуры привела к очень важному успеху в использовании крекинг-процесса. Когда происходит разложение высококипящих фракций нефти, углерод и углеродные связи разрушаются, водород отрывается от молекул углеводородов и тем самым получается более широкий спектр продуктов по сравнению с составом первоначальной сырой нефти. Например, дистилляты, кипящие в интервале температур 290–400° С, в результате крекинга дают газы, бензин и тяжелые смолоподобные остаточные продукты. Крекинг-процесс позволяет увеличить выход бензина из сырой нефти путем деструкции более тяжелых дистиллятов и остатков, образовавшихся в результате первичной перегонки.

 

Каталитический  крекинг. Катализатор – это вещество, которое ускоряет протекание химических реакций без изменения сути самих реакций. Каталитическими свойствами обладают многие вещества, включая металлы, их оксиды, различные соли.

Процесс Гудри. Исследования Э.Гудри огнеупорных глин как катализаторов привели к созданию в 1936 эффективного катализатора на основе алюмосиликатов для крекинг-процесса. Среднекипящие дистилляты нефти в этом процессе нагревались и переводились в парообразное состояние; для увеличения скорости реакций расщепления, т.е. крекинг-процесса, и изменения характера реакций эти пары пропускались через слой катализатора. Реакции происходили при умеренных температурах 430–480°С и атмосферном давлении в отличие от процессов термического крекинга, где используются высокие давления. Процесс Гудри был первым каталитическим крекинг-процессом, успешно реализованным в промышленных масштабах.

Риформинг. Риформинг - это процесс преобразования линейных и нециклических углеводородов в бензолоподобные ароматические молекулы. Ароматические углеводороды имеют более высокое октановое число, чем молекулы других углеводородов, и поэтому они предпочтительней для производства современного высокооктанового бензина.

Существуют два основных вида риформинга – термический и каталитический. В первом соответствующие фракции первичной перегонки нефти превращаются в высокооктановый бензин только под воздействием высокой температуры; во втором преобразование исходного продукта происходит при одновременном воздействии как высокой температуры, так и катализаторов. Более старый и менее эффективный термический риформинг используется до сих пор, но в развитых странах почти все установки термического риформинга заменены на установки каталитического риформинга. Если бензин является предпочтительным продуктом, то почти весь риформинг осуществляется на платиновых катализаторах, нанесенных на алюминийоксидный или алюмосиликатный носитель.

Реакции, в результате которых при  каталитическом риформинге повышается октановое число, включают:

1. дегидрирование нафтенов и их превращение в соответствующие ароматические соединения;
2. превращение линейных парафиновых углеводородов в их разветвленные изомеры;
3. гидрокрекинг тяжелых парафиновых углеводородов в легкие высокооктановые фракции;
4. образование ароматических углеводородов из тяжелых парафиновых путем отщепления водорода.

Полимеризация. Кроме крекинга и риформинга существует несколько других важных процессов производства бензина. Первым из них, который стал экономически выгодным в промышленных масштабах, был процесс полимеризации, который позволил получить жидкие бензиновые фракции из олефинов, присутствующих в крекинг-газах.

Полимеризация пропилена – олефина, содержащего три атома углерода, и бутилена – олефина с четырьмя атомами углерода в молекуле дает жидкий продукт, который кипит в тех же пределах, что и бензин, и имеет октановое число от 80 до 82. Нефтеперерабатывающие заводы, использующие процессы полимеризации, обычно работают на фракциях крекинг-газов, содержащих олефины с тремя и четырьмя атомами углерода.

Алкилирование. В этом процессе изобутан и газообразные олефины реагируют под действием катализаторов и образуют жидкие изопарафины, имеющие октановое число, близкое к таковому у изооктана. Вместо полимеризации изобутилена в изооктен и затем гидрогенизации его в изооктан, в данном процессе изобутан реагирует с изобутиленом и образуется непосредственно изооктан.

Все процессы алкилирования для  производства моторных топлив производятся с использованием в качестве катализаторов  либо серной, либо фтороводородной кислоты при температуре сначала 0–15° C, а затем 20–40° С.

Изомеризация. Другой важный путь получения высокооктанового сырья для добавления в моторное топливо – это процесс изомеризации с использованием хлорида алюминия и других подобных катализаторов.

Изомеризация используется для  повышения октанового числа природного бензина и нафтенов с прямолинейными цепями.Улучшение антидетонационных  свойств происходит в результате превращения нормальных пентана  и гексана в изопентан и  изогексан.

Процессы изомеризации приобретают важное значение, особенно в тех странах, где каталитический крекинг с целью повышения выхода бензина проводится в относительно незначительных объемах. При дополнительном этилировании, т.е. введении тетраэтилсвинца, изомеры имеют октановые числа от 94 до 107 (в настоящее время от этого способа отказались ввиду токсичности образующихся летучих алкилсвинцовых соединений, загрязняющих природную среду).

Гидрокрекинг. Давления, используемые в процессах гидрокрекинга, составляют от примерно от 70 атм. для превращения сырой нефти в сжиженный нефтяной газ (LP-газ) до более чем 175 атм., когда происходят полное коксование и с высоким выходом превращение парообразной нефти в бензин и реактивное топливо. Процессы проводят с неподвижными слоями (реже в кипящем слое) катализатора. Процесс в кипящем слое применяется исключительно для нефтяных остатков – мазута, гудрона. В других процессах также использовались остаточное топливо, но в основном – высококипящие нефтяные фракции, а кроме того, легкокипящие и среднедистиллятные прямогонные фракции. Катализаторами в этих процессах служат сульфидированные никель-алюминиевые, кобальт-молибден-алюминиевые, вольфрамовые материалы и благородные металлы, такие, как платина и палладий, на алюмосиликатной основе.

Там, где гидрокрекинг сочетается с каталитическим крекингом и  коксованием, не менее 75–80% сырья превращается в бензин и реактивное топливо. Выработка  бензина и реактивных топлив может  легко изменяться в зависимости  от сезонных потребностей. При высоком  расходе водорода выход продукции на 20–30% выше, чем количество сырья, загружаемого в установку. С некоторыми катализаторами установка работает эффективно от двух до трех лет без регенерации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ НА БЕНЗИН АВТОМОБИЛЬНЫЙ, НОРМИРУЕМЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ НОРМАТИВНОТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

 

В Республике Беларусь двумя нефтеперерабатывающими заводами в Мозыре и Новополоцке осуществляется производство бензина следующих марок:

бензин А-76 - ГОСТ 2084-77;

бензин А-76, Аи-95 - ТУ 38.401-58-176-96;

бензин Аи-92 - ТУ 38.001165-2003;

 

Качество бензина (производимого в стране и ввозимого  из-за рубежа) контролируется ГОСТами.

ГОСТ 2084-77                                                           01.01.1979

Бензины автомобильные. Технические условия

Взамен ГОСТ 5.268-69; ГОСТ 5.818-71; ГОСТ 2084-67

Отменен в части

Действует ГОСТ 31077-2002 в части марок автомобильных  бензинов А-76 этилированный, А-72, АИ-91, АИ-93, АИ-95

И 1 ИУС №6-1981

И 2 ИУС №7-1983

И 3 ИУС №1-1985

И 4 ИУС №10-1990

И 5 ИУС РБ №4-1997                01.01.1998

И 6 ИУС РБ №4-2002                01.03.2003

П   ИУС  РБ №2-2001

П   ИУС  РБ№3-2000

 

ГОСТ 13210-72 Бензины  автомобильные для двигателей. Методы детонационных испытаний. Стандарт распространяется на этилированные авиационные и автомобильные бензины и устанвливает метод определения содержания свинца.